(57)【要約】【課題】低コストでギアノイズの低減効果の高い歯車部材を製造できる方法を提供する。【解決手段】傘歯車形成部３６と軸部３５を有する歯車部材３０を冷間鍛造で製造するに際し、まず、ワーク１を据え込んで軸部１５の一端に大径部１６を形成し、次いで、大径部２６に押出しによる中空部２８を形成し、その後、大径部２６の周壁２６ａを窄めて傘歯車形成部３６を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘歯車形成部と軸部を有する歯車部材を冷間鍛造で製造する方法であって、
ワークを据え込んで軸部の一端に大径部を形成する第１の工程と、
大径部に押出しによる中空部を形成する第２の工程と、
大径部の周壁を窄めて傘歯車形成部を形成する第３の工程と、
からなることを特徴とする歯車部材の製造方法。
【請求項２】
第３の工程に先立って、大径部と軸部の間にテーパー部を形成しておくことを特徴とする請求項１に記載の歯車部材の製造方法。
【請求項３】
第２の工程で大径部に中空部を形成した後、該中空部よりも小径で先端が軸部に達する中空部を連続形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傘歯車形成部と軸部を有する歯車部材を冷間鍛造で製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車は、燃費の向上を図るため、各種構成部品の軽量化が求められている。例えば、終減速装置の構成部品であるリダクションピニオンのような歯車部材についても、内部を中空にして軽量化を図る要請がある。そこで、リダクションピニオンの傘歯車部と軸部を分割成形するとともに、両者に分割部を跨いで中空部を形成し、その後、両者を接合して一体化する成形方法が提案されている（特許文献１参照）。また、傘歯車部を含む軸部のほぼ全体を中空にする技術も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−１１７５１８号（図１）
【特許文献２】特表昭５７−５０１９６９号（Ｆｉｇ９,２１,２２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、これらの方法によると、傘歯車部と軸部を別個に成形しているため、製造工数が嵩み、コストアップの要因になる。さらに、傘歯車部と軸部の接合は高い加工精度を要するため、加工設備も高価なものになる。
【０００４】
ところで、リダクションピニオンは傘歯車部を中空にすると、剛性が小さくなり、相手ギアとの緩衝性が得られ、ギアノイズが小さくなる。その際、中空部を傘歯車部の輪郭に倣った形状にすると、傘歯車部の周壁の肉厚がほぼ均一になり、相手ギアとの緩衝性が増し、ギアノイズの低減効果が高くなる。しかし、特許文献１,２の成形方法では、このようなアンダーカット形状をした傘歯車部を成形することができない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、低コストでギアノイズの低減効果の高い歯車部材を製造できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、傘歯車形成部と軸部を有する歯車部材を冷間鍛造で製造する方法であって、ワークを据え込んで軸部の一端に大径部を形成する第１の工程と、大径部に押出しによる中空部を形成する第２の工程と、大径部の周壁を窄めて傘歯車形成部を形成する第３の工程とからなることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、ワークの据え込みによって、傘歯車形成部の成形に必要な体積の大径部が軸部の一端に形成される。次いで、大径部に押出しによる中空部が形成され、大径部の周壁が窄められて、傘歯車形成部が形成される。つまり、中空部が傘歯車形成部の輪郭に倣った形状になり、傘歯車形成部の周壁の肉厚がほぼ均一になるため、傘歯車形成部の剛性が低下し、相手ギアとの緩衝性が増し、ギアノイズの低減効果が高くなる。
【０００８】
第３の工程に先立って、大径部と軸部の間にテーパー部を形成しておくのが好ましい。
【０００９】
かかる構成によれば、大径部周壁の据え込み荷重がテーパー部で受け止められて大径部の内側に分散されるので、材料の外側への流動が抑制され、傘歯車形成部の底壁隅部に折れ込み傷が生じなくなる。
【００１０】
第２の工程で大径部に中空部を形成した後、該中空部よりも小径で先端が軸部に達する中空部を連続形成するのが好ましい。
【００１１】
かかる構成によれば、中空部の先端が大径部を超えて軸部まで達するので、その分だけ材料が少なくて済み、製品の軽量が図られる。さらに、傘歯車形成部の剛性が小さくなるので、ギアノイズの低減効果がさらに高くなる。また、中空部の直径は大径部の方が軸部よりも大きくなるので、大径部の周壁の肉厚が小さくなり、傘歯車形成部の成形が容易になるばかりでなく、軸部として必要な剛性の確保が容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、傘歯車形成部と軸部を一体成形することができるので、これらを別個に成形する場合に較べて、製造コストの大幅な低減が可能になる。さらに、大径部の周壁が窄められ傘歯車形成部が形成されるので、傘歯車形成部にその輪郭に倣った形状の中空部が形成され、傘歯車形成部の周壁の肉厚がほぼ均一になる。このため、傘歯車形成部の剛性が低下して、相手ギアとの緩衝性が増し、ギアノイズの低減効果が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１ないし図４はリダクションピニオンの各成形工程を示している。
【００１５】
まず、コイル状に巻かれた素材（例えば、構造用合金鋼ＳＣＭ４２０）を剪断によって所定寸法に切断し、これを第１図に示す上下のダイス５０,５１に装填してパンチ５２で押圧する。この工程では、ワークの切断面の平坦化や寸法の適正化等の予備的な成形を行なう。成形されたワーク１の周面には、一端側に小径部２とテーパー部３と大径部４とからなる軸部５が形成されるとともに、他端側に複数のテーパー部６を有する膨張部７が形成される。
【００１６】
予備成形されたワーク１は、図２に示すダイス６０に装填されてパンチ６１で押圧される。この工程で成形されたワーク１０には、ワーク１の軸部５以外の部分の据え込みによる大径部１６が軸部１５の一端に形成される。軸部１５と大径部１６の間にはテーパー部１７が形成される。なお、軸部１５は予備成形工程で成形された小径部１２とテーパー部１３と大径部１４とを備えている。
【００１７】
次いで、大径部１６が成形されたワーク１０を図３に示すダイス７０に装填し、パンチ７１による後方押出しを行う。成形されたワーク２０の大径部２６には、パンチ７１の圧入による中空部２８が形成される。
【００１８】
ところで、パンチホルダ７２にはスリーブ部材７３が挿通されており、このスリーブ部材７３でワーク１０の大径部１６の端面を押圧しながらパンチ７１の圧入を行う。スリーブ部材７３はスプリング（図示せず）でダイス７０側に付勢されているため、パンチ７１の圧入によるワーク２０の伸張を吸収する一方、成形の終了後はパンチ７１の上昇にともなってワーク２０をパンチ７０から引き離す。なお、前工程と同様、軸部２５と大径部２６の間にテーパー部２７が形成されるとともに、軸部２５には小径部２２とテーパー部２３と大径部２４が形成されている。
【００１９】
そして、中空部２８が成形されたワーク２０を図４に示すダイス８０に装填し、パンチ８１で大径部２６の絞り成形を行う。このパンチ８１は、パンチホルダ８２に固定されたスリーブ状のアウタパンチ８３と、アウタパンチ８３に挿通されたスリーブ状のインナパンチ８４とからなり、アウタパンチ８３の先端にはテーパー部８３ａを形成してある。また、インナパンチ８４にはピン８５を挿通してある。なお、図１〜図４において、１００はワークをダイスから離型させるためのノックアウトピンである。
【００２０】
成形に際しては、まず、ワーク２０の中空部２８内にピン８５を挿入して、インナパンチ８４の先端で大径部２６の周壁２６ａの端面を押圧し、大径部２６の周壁２６ａの据え込みを行う。次いで、アウタパンチ８３のテーパー部８３ａの内周面で大径部２６の周壁２６ａを押圧して絞り成形を行う。ここで、中空部２８内にピン８５を挿入しておくのは、大径部２６の絞りを規制して傘歯車形成部３６の縮径を防止するためである。
【００２１】
図５はこの工程で成形されたワーク３０を示している。このワーク３０には、ワーク２０の大径部２６の周壁２６ａが窄められて傘歯車形成部３６が形成される。つまり、傘歯車形成部３６にはその輪郭に倣った形状の中空部３８が形成されて、傘歯車形成部３６の周壁３６ａの肉厚がほぼ均一なものとなる。なお、前工程と同様、軸部３５と大径部３６の間にはテーパー部３７が形成されるとともに、軸部３５には小径部３２とテーパー部３３と大径部３４が形成されている。
【００２２】
この工程で成形されたワーク３０は、その傘歯車形成部３６の周壁３６ａの外面に転造もしくは機械加工により歯形が形成されて、最終の製品に仕上げられる。
【００２３】
本実施形態によれば、傘歯車形成部３６と軸部３５を一体成形することができるので、これらを別個に成形する場合に較べて、製造コストの大幅な低減が可能になる。さらに、ワーク２０の大径部２６の周壁２６ａが窄められて傘歯車形成部３６になるので、傘歯車形成部３６にその輪郭に倣った形状の中空部３８が形成され、傘歯車形成部３６の周壁３６ａの肉厚がほぼ均一になる。このため、傘歯車形成部３６の剛性が低下し、相手ギアとの緩衝性が増し、ギアノイズの低減効果が高くなる。
【００２４】
ところで、図６に示すように傘歯車形成部３６と軸部３５の間のテーパー部３７を省いた場合、傘歯車形成部３６の底壁３６ｂの隅部に折れ込み傷ｄを生じることがある。これは、同図の矢印で示すように傘歯車形成部３６の成形時に材料の外側への流動が生じるためである。図１０は折れ込み傷ｄが発生した製品の切断面の顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
【００２５】
そこで、図３に示すように軸部２５と大径部２６の間にテーパー部２７を形成しておくことで、大径部周壁２６ａの据え込み荷重をテーパー部２７で受け止めて大径部２６の内側に分散させている。この結果、材料の外側への流動が抑制されて、傘歯車形成部３６の底壁３６ｂの隅部に折れ込み傷ｄが生じなくなる。図１１は折れ込み傷ｄが発生していない製品の切断面の顕微鏡写真（倍率１０倍）である。
【００２６】
図５に示すテーパー部３７の傾斜角度δは３０〜４５度にするのが好ましい。この傾斜角度δが３０度よりも小さいと、材料の外側への流動を抑制する効果が少なく、折れ込み傷ｄの発生する虞が生じる。一方、傾斜角度δが４５度を越えると、傘歯車形成部３６の周壁３６ａの高さが小さくなり、歯形の形成スペースを充分に確保できなくなる。
【００２７】
以上の実施形態では、傘歯車形成部３６の内部だけを中空にしてあるが、図９に示すように傘歯車形成部３６と軸部３５に跨る中空部３８Ａを形成してもよい。
【００２８】
この中空部３８Ａは、図３に示す工程で大径部２６にパンチ７１を圧入して中空部２８を形成した後、図７に示すようにパンチ７１よりも小径のパンチ７１Ａを大径部２６の底部に圧入することで形成される。段付きの中空部２８が形成されたワーク２０は、図８に示すようにダイス８０に装填され、パンチ８１で大径部２６の絞り成形が行われる。この絞り成形の影響によって、軸部３５側の中空部３８Ａは傘歯車形成部３６との境界部分でやや窄められることになる。
【００２９】
このような中空部３８Ａを形成すると、中空部３８Ａの先端が傘歯車形成部３６を超えて軸部３５まで達するので、その分だけ材料が少なくて済み、製品の軽量が図られる。さらに、傘歯車形成部３６の剛性が小さくなるので、ギアノイズの低減効果がさらに高くなる。また、図７に示すワーク２０において、中空部２８の直径は大径部２６の方が軸部２５よりも大きくなるので、大径部２６の周壁２６ａの肉厚が小さくなり、傘歯車形成部２６の成形が容易になるばかりでなく、軸部２５として必要な剛性の確保が容易になる。
【００３０】
なお、傘歯車形成部３６の成形後に中空部３８を軸部３５側に延長することもよいが、傘歯車形成部３６が変形する虞があるので、傘歯車形成部３６の成形に先立って中空部３８を延長しておくのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の予備成形工程を示す説明図。
【図２】本発明の据え込み工程を示す説明図。
【図３】本発明の押出工程を示す説明図。
【図４】本発明の傘歯車形成部の成形工程を示す説明図。
【図５】図４の工程で成形された製品の断面図。
【図６】折れ込み傷の発生する原因を説明する図。
【図７】図３の変形例を示す図。
【図８】図４の変形例を示す図。
【図９】図８の工程で成形された製品の断面図。
【図１０】折れ込み傷の発生した製品の切断面の顕微鏡写真。
【図１１】折れ込み傷の発生していない製品の切断面の顕微鏡写真。
【符号の説明】
【００３２】
１          ワーク
１０        ワーク
１５        軸部
１６        大径部
１７        テーパー部
２０        ワーク
２５        軸部
２６        大径部
２６ａ      周壁
２７        テーパー部
２８        中空部
３０        ワーク
３５        軸部
３６        傘歯車形成部
３６ａ      周壁
３７        テーパー部
３８        中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006181589.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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